本發(fā)明涉及一種磁刺激電流實時監(jiān)測裝置。特別是涉及一種基于磁聲耦合效應(yīng)的磁刺激電流實時監(jiān)測裝置和監(jiān)測方法.

背景技術(shù)：

電生理學(xué)對于神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能的研究方面處于重要地位。特別是磁刺激方法，作為調(diào)節(jié)神經(jīng)興奮性的手段，其應(yīng)用十分廣泛，目前已廣泛用于臨床疾病的診治，如神經(jīng)疾病調(diào)節(jié)，抑郁癥，強迫癥和癲癇的治療等。常用的磁刺激技術(shù)主要采用磁刺激線圈產(chǎn)生感應(yīng)磁場，在組織中形成感應(yīng)電場，最終形成感應(yīng)電流。當(dāng)電流大于神經(jīng)興奮閾值，則產(chǎn)生神經(jīng)興奮，通過該方法調(diào)節(jié)神經(jīng)活動，進而實現(xiàn)治療和診斷的目的。

但是對于電流在組織中的分布情況并不明確，對于組織中電流分布的高分辨率監(jiān)測與成像，尚無有效手段實現(xiàn)，對特定神經(jīng)的定位問題還處在研究階段。為了解監(jiān)測組織電流分布特性，實現(xiàn)特性神經(jīng)的定位刺激，同時評估監(jiān)測刺激效果，實時調(diào)節(jié)刺激參數(shù)，具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)特性神經(jīng)定位刺激的基于磁聲耦合效應(yīng)的磁刺激電流實時監(jiān)測裝置和監(jiān)測方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于磁聲耦合效應(yīng)的磁刺激電流實時監(jiān)測裝置，包括用于對人體頭部提供提供靜磁場的n極磁鐵和s極磁鐵，所述靜磁場旁設(shè)置有用于將聲波轉(zhuǎn)化為電信號同時實現(xiàn)掃描的麥克風(fēng)，還設(shè)置有依次串聯(lián)連接的：用于對檢測到的信號進行放大的放大器、用于對放大后的信號中的刺激脈沖頻率成分濾除保留標(biāo)記脈沖的頻率成分的濾波器、用于實現(xiàn)信號的觸發(fā)采集及圖像重建的采集處理器和用于顯示電流分布圖像的顯示器，其中，所述放大器的信號輸入端連接所述麥克風(fēng)的信號輸出端，所述采集處理器的觸發(fā)信號輸出端連接用于提供磁刺激電流的磁刺激器的信號輸入端，所述磁刺激器的信號輸出端連接用于對人體頭部加載激勵電流的線圈。

所述n極磁鐵和s極磁鐵的ns極連線方向、所述線圈的連線方向和所述麥克風(fēng)端面法線方向兩兩互相垂直。

一種基于磁聲耦合效應(yīng)的磁刺激電流實時監(jiān)測裝置的實時監(jiān)測方法，磁刺激器的輸出信號在時間軸上由標(biāo)記脈沖和刺激脈沖組成，所述標(biāo)記脈沖由一個高頻脈沖實現(xiàn)，所述標(biāo)記脈沖寬度的中心頻率與麥克風(fēng)的測量頻段一致；采集處理器的觸發(fā)信號輸出與磁刺激器的磁刺激信號輸出同步，采集處理器的采集觸發(fā)時刻與所述標(biāo)記脈沖起始時刻相同。

磁刺激器輸出信號的時間t與空間距離l對應(yīng)關(guān)系為

l＝t·v

其中v為聲音在樣本，即人腦組織中的傳播速度。

本發(fā)明的基于磁聲耦合效應(yīng)的磁刺激電流實時監(jiān)測裝置和監(jiān)測方法，對于監(jiān)測電磁激組織電流分布特性，實現(xiàn)特定神經(jīng)區(qū)的定位刺激，評估監(jiān)測刺激效果，實時調(diào)節(jié)刺激參數(shù)具有重要意義。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于磁聲耦合效應(yīng)的磁刺激電流實時監(jiān)測裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的信號波形圖。

圖中

1：人體頭部2：n極磁鐵

3：s極磁鐵4：麥克風(fēng)

5：放大器6：濾波器

7：采集處理器8：顯示器

9：磁刺激器10：線圈

具體實施方式

下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的基于磁聲耦合效應(yīng)的磁刺激電流實時監(jiān)測裝置和監(jiān)測方法做出詳細說明。

如圖1所示，本發(fā)明的基于磁聲耦合效應(yīng)的磁刺激電流實時監(jiān)測裝置，包括用于對人體頭部1提供提供靜磁場的n極磁鐵2和s極磁鐵3，所述靜磁場旁設(shè)置有用于將聲波轉(zhuǎn)化為電信號同時實現(xiàn)掃描的麥克風(fēng)4，還設(shè)置有依次串聯(lián)連接的：用于對檢測到的信號進行放大的放大器5、用于對放大后的信號中的刺激脈沖頻率成分濾除保留標(biāo)記脈沖的頻率成分的濾波器6、用于實現(xiàn)信號的觸發(fā)采集及圖像重建的采集處理器7和用于顯示電流分布圖像的顯示器8，其中，所述放大器5的信號輸入端連接所述麥克風(fēng)4的信號輸出端，所述采集處理器7的觸發(fā)信號輸出端連接用于提供磁刺激電流的磁刺激器9的信號輸入端，所述磁刺激器9的信號輸出端連接用于對人體頭部1加載激勵電流的線圈10。

n極磁鐵2和s極磁鐵3的ns極連線方向、所述線圈10的連線方向和所述麥克風(fēng)4端面法線方向兩兩互相垂直。設(shè)磁鐵磁極ns極連線方向沿-z方向，線圈連線沿x方向，則所述麥克風(fēng)4端面法線方向為y方向。

本發(fā)明的基于磁聲耦合效應(yīng)的磁刺激電流實時監(jiān)測裝置中，所述磁刺激器9是由函數(shù)發(fā)生器nf公司的wf1973連接nf公司hsa4101功率放大器實現(xiàn)。所述線圈10可采用直徑2mm銅線繞制，制成直徑70mm，100匝八字線圈實現(xiàn)。所述n極磁鐵2和s極磁鐵3由美國k&j公司dz08-n52實現(xiàn)。所述麥克風(fēng)4由聲望mp201實現(xiàn)。所述放大器5由ad公司ad624實現(xiàn)。所述濾波器6由nf公司。所述采集處理器7由nipxie1062q和pxi5122實現(xiàn)。所述顯示器由三星公司s24d360hl實現(xiàn)。

本發(fā)明中的磁刺激器9還可由magstim公司的rapid2刺激器實現(xiàn)。線圈還可使用magstim公司70mm，doublecoil線圈實現(xiàn)。

如圖2所示，本發(fā)明的采用基于磁聲耦合效應(yīng)的磁刺激電流實時監(jiān)測裝置的實時監(jiān)測方法，磁刺激器的輸出信號在時間軸上由標(biāo)記脈沖和刺激脈沖組成，所述標(biāo)記脈沖由一個高頻脈沖實現(xiàn)，所述標(biāo)記脈沖寬度的中心頻率與麥克風(fēng)的測量頻段一致；采集處理器的觸發(fā)信號輸出與磁刺激器的磁刺激信號輸出同步，采集處理器的采集觸發(fā)時刻與所述標(biāo)記脈沖起始時刻相同。本發(fā)明的實施例中，所述標(biāo)記脈沖可由0.5μs的單個周期正弦信號實現(xiàn)，所述刺激脈沖可由10μs的正弦脈沖實現(xiàn)。

磁刺激器輸出信號的時間t與空間距離l對應(yīng)關(guān)系為

l＝t·v

其中v為聲音在樣本，即人腦組織中的傳播速度，對于軟組織，為1500米/秒。

本發(fā)明的基于磁聲耦合效應(yīng)的磁刺激電流實時監(jiān)測裝置工作時，首先t0時刻產(chǎn)生0.5μs的單個周期正弦信號標(biāo)記脈沖，標(biāo)記脈沖激勵產(chǎn)生磁聲信號響應(yīng)，該磁聲信號響應(yīng)被接收，之后t1時刻10μs的正弦脈沖作為刺激脈沖被輸出，進行神經(jīng)刺激。由于標(biāo)記脈沖和刺激脈沖在組織中分布相同，故通過檢測標(biāo)記脈沖信號，即可實現(xiàn)刺激脈沖在組織中分布的監(jiān)測，且標(biāo)記脈沖比刺激脈沖短，利用標(biāo)記脈沖監(jiān)測電流分布的空間分辨率高，可達到mm級別。

盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種基于磁聲耦合效應(yīng)的磁刺激電流實時監(jiān)測裝置和監(jiān)測方法，包括N極磁鐵和S極磁鐵，靜磁場旁設(shè)置有麥克風(fēng)，還設(shè)置有依次串聯(lián)連接的：放大器、濾波器、采集處理器和顯示器，放大器的信號輸入端連接麥克風(fēng)的信號輸出端，采集處理器的觸發(fā)信號輸出端連接磁刺激器的信號輸入端，磁刺激器的信號輸出端連接線圈。磁刺激器的輸出信號在時間軸上由標(biāo)記脈沖和刺激脈沖組成，標(biāo)記脈沖由一個高頻脈沖實現(xiàn)，標(biāo)記脈沖寬度的中心頻率與麥克風(fēng)的測量頻段一致；采集處理器的觸發(fā)信號輸出與磁刺激器的磁刺激信號輸出同步，采集處理器的采集觸發(fā)時刻與標(biāo)記脈沖起始時刻相同。本發(fā)明對于監(jiān)測電磁激組織電流分布特性，實現(xiàn)特定神經(jīng)區(qū)的定位刺激，評估監(jiān)測刺激效果具有重要意義。

技術(shù)研發(fā)人員：殷濤;劉志朋;張順起
受保護的技術(shù)使用者：中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.07
技術(shù)公布日：2017.10.20